第二届全国中学生数理化学科能力竞赛总决赛(2010决赛物理,初三、高一、高二).pdf

不得公开使用 第二届全国中学生数理化学科能力竞赛总决赛 九九年级物理解题技能展示试题 代表队 暋学校暋暋姓名暋参赛证号 考生须知 1 考生必须在答题纸上答卷 否则成绩无效 2 请在答题纸密封线内填写所属代表队 学校 年级 姓名和参赛证号 3 考试时间为1 5 0分钟 满分1 2 0分 一 选择题 每小题5分 共4 0分 每小题只有一个选项正确 请将正确的选项填在答题纸指 定位置 1 在铁路道口常设有如图所示的道闸 这种道闸平时上扬 当火车要通过道口时道闸转动到 水平位置 示意过往的其他车辆停车等候 这种道闸称为常开型道闸 与之相反 另一种道闸平 时水平放置 当有车辆要通过时 道闸上扬 允许车辆通过 这种道闸称为常闭型道闸 对于这 两种道闸重心的位置 下列说法正确的是 暋暋 A 常闭型道闸 重心应在O点左侧 B 常开型道闸 重心应在O点左侧 C 常闭型道闸 重心应在O点右侧 D 以上说法都不对 2 在一次校运动会上 小明骑一质量为m的独轮车以速度v匀 速通过一重为G 长为L的水平独木桥 独木桥的两端由两根竖 直支柱A B支撑着 如图所示 设独轮车骑上A端支柱处为初 始时刻 t 0 下面正确地表示了B端支柱所受压力F与时间t 的函数关系的是 暋暋 不考虑独木桥的形变 3 有一种叫做 压电陶瓷暠 的电子元件 当对它挤压或拉伸时 它的两端就会形成一定的电压 这种现象称为压电效应 一种燃气打火机 就是应用了该元件的压电效应制成的 只要用大拇 指压一下打火机上的按钮 压电陶瓷片就会产生1 0k V 2 0k V的高压 形成火花放电 从而 点燃可燃气体 在上述过程中 压电陶瓷片完成的能量转化是 暋暋 九年级物理试卷暋共4页暋第1页 不得公开使用 A 化学能转化为电能暋暋暋B 内能转化为电能 C 光能转化为内能D 机械能转化为电能 4 一大一小两柱形圆筒 大筒的直径和高度分别为小筒的2倍和4 倍 焊接成如图所示的装置 a d端在上 b c端在下 两端均为开口 与 大气相连 圆筒中有一活塞S 可以在筒中无摩擦地滑动 活塞上方倒 满了水 用一根细绳将活塞拉住 绳的上方与测力计相连 显示拉力的 大小 现使活塞缓慢地向b c端下降 在这一过程中 暋暋 A 测力计的读数先变小 然后变大 大气压力对系统做功 B 测力计的读数先变大 然后变小 大气压力对系统做功 C 测力计的读数一直保持不变 大气压力对系统不做功 D 测力计的读数先变小 然后保持不变 大气压力对系统不做功 5 用轻质绳把两个质量未知的小球悬挂起来 如下左图所示 今对小球a持续施加一个向左 偏下3 0 曘的恒力 并对小球b持续施加一个向右偏上3 0 曘的同样大的恒力 最后达到平衡 表示 平衡状态的图可能是图中的 暋暋 6 如右图所示 两面竖直放置的平面镜互成直角 一只没有数字的钟为 3点整 在A处的人向O点看 暋暋 A 看见9点的钟暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋B 看见3点的钟 C 能看见钟 但指针位置不正常暋D 根本看不见钟 7 在右图所示的装置中 均匀木棒A B的A端固定在铰链上 悬线一端 绕过某定滑轮 另一端套在木棒上使木棒保持水平 现使线套逐渐 向右移动 但始终保持木棒水平 则悬线上的拉力 暋暋 棒和悬 线均足够长 A 逐渐变小暋暋暋暋暋暋暋暋B 逐渐变大 C 先逐渐变大 后又变小暋暋 D 先逐渐变小 后又变大 8 用伏安法测未知电阻R的阻值时 一般会产生误差 但 我们可以通过选择正确的接法减少误差 现将电路按右图 所示方法连接 只空出电压表的一个接头S 然后将S分别 与a b接触一下 观察电压表电流表示数变化情况 那么 暋暋 A 若电流表示数有显著变化 S应接a暋暋B 若电流表示数有显著变化 S应接b 九年级物理试卷暋共4页暋第2页 不得公开使用 C 若电压表示数有显著变化 S应接b暋暋D 电压表 电流表示数均无显著变化 二 填空与实验探究题 本题共4小题 共4 0分 9 1 0分 张教授经常在甲 乙两地间往返 他每天下午某时刻准时被司机从甲地接走 有一 天张教授提前T1时间到达甲地 便开始步行走向乙地 途中他遇到了前来接他的司机 于是 立即上车 司机驱车走完剩下的路程 把他送到乙地的家中时 比平时提前了T0时间 则张教 授步行的速度与汽车的速度之比为 若张教授要提前T2时间回到家中 则他应 提前时间从甲地开始步行 1 0 1 0分 1 人们观察地球以外的物体 会受到地球大气层的影响 假设地球表面不存在大 气层 那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比 选填 将提前暠 将延后暠 或 不变暠 简述产生这种现象的原因是 2 人们在地球上观察月亮 发现月亮朝向地球的一面始终是不变的 这是由于 3 天文观测表明 几乎所有远处的星体 或星系 都在以各自的速度背离我们而运动 离 我们越远的星体 背离我们运动的速度 称为退行速度 越大 也就是说 宇宙在膨胀 不同星体 的退行速度v和它们离我们的距离r成正比 即v H r 式中H为一常量 称为哈勃常数 科 学家由此提出了宇宙大爆炸学说 认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的 距今已有1 3 7 亿年 大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动 最近的测量发现哈勃常数在变大 这说 明宇宙在 选填 加速暠 匀速暠 或 减速暠 膨胀 1 1 1 0分 某学生为了测量一物体 的质量 找到一个力电转换器 转换 器的输出电压正比于受压面的压力 设比例系数为k 如图甲所示 测 量时先调节输入端的电压 使转换 器空载时的输出电压为0 而后在 其受压面上放一物体 即可测得与物体的质量成正比的输出电压U 现有下列器材 力电转换器 质量为m0的砝码 电压表 滑动变阻器 干电池各一个 开关 及导线若干 待测物体 可置于力电转换器的受压面上 请回答下列问题 1 为使力电转换器的输入电压可调 并且使电压的调节范围尽可能大 某同学设计了如 图乙所示电路 若去掉a b导线 能否达到设计要求 说明理由 2 简要说明按图乙电路进行测量的实验步骤 求出比例系数k 并写出待测物体的质量 已知量 可测之间的关系式 1 2 1 0分 测定一块形状不规则的石蜡的密度氀 请写出实验步骤并用实验中所得数据写出 密度的表达式 提供的实验器材 大烧杯两个 无刻度 升降台架 自行车车胎气门芯的长皮管 一根 夹子 小针一根 待测物 水 室温下水的密度为氀 0 提示 由于实验器材中没有度量器 材 故需实现量具的自我标定 以一滴水的体积殼V为单位 一定量的水的体积可以用液滴数 表示 这里我们可以利用虹吸现象 用橡皮管实现水滴的提取 九年级物理试卷暋共4页暋第3页 不得公开使用 三 计算题 本题共4小题 共4 0分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步 骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 1 3 5分 其实 任何一个运动都可以看作是几个独立进行的分 运动的合运动 这些分运动之间并不相互影响 而分运动与合运 动之间遵循平行四边形定则 这叫做运动的独立性原理 现有A B C三只猎犬站立的位置构成一个边长为a的正三角形 每只猎 犬猎物的速度均为v A犬想追捕B犬 B犬想追捕C犬 C犬想 追捕A犬 为追捕到猎物猎犬不断调整方向 速度方向始终 盯暠 住对方它们同时起动 试求多长时间可捕到猎物 提示 以地面 为参考系 三只猎犬运动轨迹都是一条复杂的曲线 但根据对称性 三只猎犬最后相交于三角 形的中心点 在追捕过程中 三只猎犬的位置构成三角形的形状不变 以绕点旋转的参考系来 描述 可认为三角形不转动 而是三个顶点向中心靠近 1 4 8分 固体在温度升高时 固体各种线度 如长度 宽度 厚度 直径等 都要增长 这种现 象叫做固体的线膨胀 固体的线膨胀大小与温度有关 实验表明 在温度变化不大时 固体在某 一方向的伸长量与温度的增加量成正比 还与物体的原长成正比 进一步实验表明 原长相同的不同固体 在升高相同温度时 在同一方向上的伸长量是不 同的 为了描述这种特性 引入了线膨胀系数的概念 固体的温度每升高1曟 引起的线度伸长 量跟它在0曟时线度之比叫做线膨胀系数 用毩 L表示线膨胀系数 L0表示固体在0曟时的线 度 Lt表示温度为t曟时的线度 则有线膨胀公式Lt L0 1 毩Lt 两座相同的钢桥分别架设在南方和北方 温度变化范围是 南方是 1 0曟 5 0曟 北方 是 5 0曟 2 0曟 考虑桥在温度变化的时候的热膨胀 求0曟时所留桥缝的宽度 已知0曟时 L0 1 0 0m 钢的平均线膨胀系数毩 1 0 5 曟 1 5 1 2分 如果电熨斗的温度调节器置于 锦纶暠 位置 则熨斗的通电时间为t1 1 0s 断电时 间t 2 4 0s 在这种情况 熨斗表面温度烧到T1 1 0 0曟 如果温度调节器放在 棉布暠 位置时 则熨斗通电时间为t 曚 1 2 0s 断电时间为t 曚2 3 0s 求 温度调节器在 棉布暠 位置时 熨斗表面 的稳定温度T2 如果温度调节器损坏 通电的熨斗将加热至多高的温度 假设热损耗正比于 熨斗和周围空气的温差 室温T0 2 0曟 1 6 1 5分 已知球体的体积公式为4 3毿 r 3 r为球半径 如右图 在一个 大空心球腔内放一个实心球 空心球和实心小球是由同一种物质组成 空心球腔的外径为R 内半径为2 3R 实心小球的半径为 R 3 若将整个球 体放入水中 则空心球腔有1 3的体积露出水面 氀水 1 灡 0 0k g m 3 求 1 制成空心球腔和实心小球的物质的密度是多少 2 若在空心球腔内注满水后 再把整个球放入水中 则整个球体浮出液面的体积是多少 空心球腔壁对实心小球的作用力是多少 九年级物理试卷暋共4页暋第4页 不得公开使用 第二届全国中学生数理化学科能力竞赛总决赛 高高一物理解题技能展示试题 代表队 暋学校暋暋姓名暋参赛证号 考生须知 1 考生必须在答题纸上答卷 否则成绩无效 2 请在答题纸密封线内填写所属代表队 学校 年级 姓名和参赛证号 3 考试时间为1 5 0分钟 满分1 5 0分 一 选择题 本题共6小题 每小题6分 共3 6分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只 有一个选项正确 有的小题有多个选项正确 全部选对的得6分 选对但不全的得3分 有错选 或不答的得0分 1 两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上 从两个框的长边同时以相同的速度分 别发出小球A和B 如右图所示 设球与框边碰撞时无机械能损失 不计摩擦 则 暋暋 A A球先回到出发框边 B B球先回到出发框边 C 两球同时回到出发框边 D 因两框长度不明 故无法确定哪一个球先回到出发框边 2 如右图所示 一轻绳跨过一个光滑的定滑轮 两端各系一质量分别为mA和 mB的物体 物体A放在地上 开始时静止 当B的质量发生变化时 物体A的加 速度大小与物体B的质量的定性关系如下图的 暋暋 3 一块足够长的白板 位于水平桌面上 处于静止状态 一石墨块 可视为质点 静止在白板 上 石墨块与白板间有摩擦 滑动摩擦系数为毺 突然 使白板以恒定的速度v 0做匀速直线运 动 石墨块将在板上划下黑色痕迹 经过某一时间t 令白板突然停下 以后不再运动 在最后 石墨块也不再运动时 白板上黑色痕迹的长度可能是 已知重力加速度为g 不计石墨与板摩 擦划痕过程中损失的质量 暋暋 A v 2 0 2毺g暋暋暋B v0t暋暋暋C v0t 1 2 毺 g t 2暋暋暋D v 2 0 毺g 4 如右图所示 由同种材料制成的四分之一圆弧轨道A B与水平轨道B C相切于B点 圆弧 高一物理试卷暋共4页暋第1页 不得公开使用 半径与B C段长均为R 一与轨道间动摩擦因数为毺的小物块自轨道 顶端A点由静止开始下滑 恰好运动到C点停止 则估算动摩擦因数 毺的合理取值范围可能为 暋暋 A 0 灡 5 0 毺曑1 灡 0 0暋暋暋B 0 灡 4 0 毺 0 灡 8 0 C 0 灡 2 0 毺 0 灡 4 0暋暋暋D 0 灡 2 5 毺1 为了解释T2与T1的 不同 目前有一种流行的理论认为 在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质 作为一 种简化模型 我们假定在这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质 而不考虑其 他暗物质的影响 试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度 1 3 2 0分 当有轨电车以某一速度沿水平路线行驶时 它的发动机需要电流I 1 1 0 0mA 发动机的效率毲 0 灡 9 当电车以同样速度沿倾斜路段向下行驶时发动机 不需要电流 那么当电车以同样速度沿同一倾斜路段 向上行驶时 发动机将需要多大电流 解题时必须考 虑发动机效率与所需电流有关 假设阻力恒定 1 4 2 0分 随着越来越高的摩天大楼在各地落成 而 今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经不适应现代生活的 需求 这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增 加 这些钢索会由于承受不了自身的重力 还没有挂电梯就会被拉断 为此 科学技术人员开发一种利用磁力的电梯 用磁动力来解决这个问题 如图所 示是磁动力电梯示意图 即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道 轨道 间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2 B1 B2 1 灡 0T B1和 B2的方向相反 两磁场始终竖直向上做